Fraunhofer IPMS i DIVE optymalizują procesy półprzewodnikowe za pomocą innowacyjnego systemu pomiarowego

Eksperci z DIVE i Fraunhofer IPMS w czystym pomieszczeniu w Dreźnie. © Fraunhofer IPMS / Eksperci z DIVE i Fraunhofer IPMS w czystym pomieszczeniu w Fraunhofer IPMS w Dreźnie. © Fraunhofer IPMS

Systemy obrazowania firmy DIVE umożliwiają bezinwazyjną kontrolę wafli. © DIVE imaging systems GmbH / Systemy obrazowania od DIVE do nieinwazyjnej kontroli wafli. © DIVE imaging systems GmbH

Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme IPMS wspólnie z firmą DIVE imaging systems GmbH dokonał przełomowego kroku w kierunku oszczędnej produkcji półprzewodników. Dzięki udanej instalacji optycznego urządzenia pomiarowego firmy DIVE w czystym pomieszczeniu Fraunhofer IPMS można znacznie zmniejszyć nakład kontroli podczas produkcji wafli. Współpraca ta toruje drogę ku bardziej zrównoważonej i efektywnej produkcji półprzewodników.

Podczas produkcji półprzewodników wykonywanych jest do 1500 etapów procesu, między innymi do wytrawiania, osadzania czy litografii. W związku z tym istnieje wysokie ryzyko błędów, a gotowe wafle powinny być niemal bezbłędne ze względu na ich wysoką złożoność strukturalną. Aby zapewnić te wysokie standardy jakości, niemal 50% etapów procesu towarzyszących procesom metrologicznym, a miesięcznie często potrzeba kilku tysięcy dodatkowych kontrolnych wafli. Takie podejście wymaga znacznych nakładów pracy, a co za tym idzie, więcej zasobów finansowych i materiałowych, a także dodatkowej energii i czasu.

Projekt „NEST” (Nowe narzędzie do skutecznego skanowania w produkcji półprzewodników) zajął się właśnie tym problemem: w ramach analizy potencjału środowiskowego, przeprowadzonej przez DIVE, Fraunhofer IPMS i Fraunhofer IZM w ciągu ostatnich 1,5 roku, ustalono, że za pomocą ukierunkowanych narzędzi inspekcyjnych można zaoszczędzić nie tylko co najmniej 25% kontrolnych wafli, ale także ponad 118 000 kilogramów emisji CO2 miesięcznie w trakcie produkcji. DIVE wykorzystuje innowacyjną technologię spektroskopii i obrazowania, która umożliwia identyfikację błędów nawet w głębiej położonych warstwach. Obliczenia oparto na warunkach procesu produkcji 28 nm oraz 25 000 startów wafli miesięcznie. Projekt był finansowany w ramach „Green ICT Space” w ramach Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD).

Oprócz ogólnej redukcji emisji, zastosowanie takich narzędzi skanujących przynosi dodatkowe korzyści ekologiczne, takie jak oszczędność wody i chemikaliów używanych do produkcji kontrolnych wafli. Ponadto, istnieje korzyść gospodarcza, gdy można zaoszczędzić dużą część dodatkowych kroków metrologicznych. Mniejsza liczba narzędzi wykorzystywanych do kontroli, które zwykle są zajęte waflami kontrolnymi, poprawia ogólną bilans energetyczny. Wczesne wykrywanie odchyleń od procesu pozwala na uniknięcie błędnej produkcji i pozytywnie wpływa na wydajność produkcyjnych wafli.

Ocena w warunkach przemysłowych w czystym pomieszczeniu Fraunhofer IPMS

Firma DIVE imaging systems GmbH rozwija innowacyjne narzędzia inspekcyjne, które łączą zalety spektroskopii optycznej z obrazowaniem. System DIVE VEpioneer® jest pierwszym systemem firmy DIVE, który działa w warunkach czystego pomieszczenia. System rejestruje właściwości powierzchni, zanieczyszczenia i odchylenia od specyfikacji produkcyjnych w ciągu 20 sekund. Dzięki szybkim kontrolom i dodatkowemu zastosowaniu algorytmów sztucznej inteligencji, kroki procesu produkcji półprzewodników są kompleksowo monitorowane, a nakład testów jest zredukowany. »Hyperspektralne systemy obrazowania od DIVE oferują nową możliwość bezniszczeniowej kontroli całych wafli. Wspierane przez Fraunhofer IPMS, ta innowacyjna technologia jest teraz dostępna do zastosowania w standardowych przemysłowych czystych pomieszczeniach – co pozwala na znaczne zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów dla fabryk półprzewodników.« mówi Martin Landgraf, kierownik działu R&D w Fraunhofer IPMS.

Po pomyślnym zakończeniu projektu, system DIVE VEpioneer® pozostanie w Centrum Nanoelectronic Technologies (CNT) Fraunhofer IPMS, gdzie będzie przeprowadzał dalsze pomiary wafli i oceny dla klientów i partnerów. W ramach kolejnych wspólnych projektów, urządzenie zostanie również rozwinięte o automatyzację obsługi wafli oraz integrację z urządzeniami w celu automatycznego transferu danych. Przejęcie firmy DIVE imaging systems GmbH przez PVA TePla AG otwiera dla startupu kolejne możliwości oceny i rozwoju, szczególnie dzięki wiedzy i doświadczeniu specjalistów w dziedzinie materiałów i technik pomiarowych.